Буферизация
Все операции ввода-вывода были определены без всякой связи с типом файла, но нельзя одинаково работать со всеми устройствами без учета алгоритма буферизации. Очевидно, что потоку ostream, привязанному к строке символов, нужен не такой буфер, как ostream, привязанному к файлу. Такие вопросы решаются созданием во время инициализации разных буферов для потоков разных типов. Но существует только один набор операций над этими типами буферов, поэтому в ostream нет функций, код которых учитывает различие буферов. Однако, функции, следящие за переполнением и обращением к пустому буферу, являются виртуальными. Это хороший пример применения виртуальных функций для единообразной работы с эквивалентными логически, но различно реализованными структурами, и они вполне справляются с требуемыми алгоритмами буферизации. Описание буфера потока в файле <iostream.h> может выглядеть следующим образом:
class streambuf { // управление буфером потока
protected:
char* base; // начало буфера
char* pptr; // следующий свободный байт
char* gptr; // следующий заполненный байт
char* eptr; // один из указателей на конец буфера
char alloc; // буфер, размещенный с помощью "new"
//...
// Опустошить буфер:
// Вернуть EOF при ошибке, 0 - удача
virtual int overflow(int c = EOF);
// Заполнить буфер:
// Вернуть EOF в случае ошибки или конца входного потока,
// иначе вернуть очередной символ
virtual int underflow();
//...
public:
streambuf();
streambuf(char* p, int l);
virtual ~streambuf();
int snextc() // получить очередной символ
{
return (++gptr==pptr) ? underflow() : *gptr&0377;
}
int allocate(); // отвести память под буфер
//...
};
Подробности реализации класса streambuf приведены здесь только для полноты представления. Не предполагается, что есть общедоступные реализации, использующие именно эти имена. Обратите внимание на определенные здесь указатели, управляющие буфером; с их помощью простые посимвольные операции с потоком можно определить максимально эффективно (и причем однократно) как функции-подстановки. Только функции overflow() и underflow() требует своей реализации для каждого алгоритма буферизации, например:
class filebuf : public streambuf {
protected:
int fd; // дескриптор файла
char opened; // признак открытия файла
public:
filebuf() { opened = 0; }
filebuf( int nfd, char* p, int l)
: streambuf(p,l) { /* ... */ }
~filebuf() { close(); }
int overflow(int c=EOF);
int underflow();
filebuf* open(char *name, ios::open_mode om);
int close() { /* ... */ }
//...
};
int filebuf::underflow() // заполнить буфер из "fd"
{
if (!opened || allocate()==EOF) return EOF;
int count = read(fd, base, eptr-base);
if (count < 1) return EOF;
gptr = base;
pptr = base + count;
return *gptr & 0377; // &0377 предотвращает размножение знака
}
За дальнейшими подробностями обратитесь к руководству по реализации класса streambuf.
